NTTがドローンを使用した雷の誘発・誘導に成功、空飛ぶ避雷針の実現に一歩前進

日本電信電話（以下、NTT）は4月18日、ドローンを使用して雷を誘発・誘導する実験に成功し、ドローンの耐雷化技術および電界変動を利用した雷誘発技術の有効性を実際の雷で実証したことを発表した。

実証の背景

落雷は人類社会に大きな被害をもたらす自然現象の一つだ。NTTグループの通信設備をはじめ重要インフラには落雷対策が施されているが、依然として落雷被害は無くなっておらず、被害額は国内だけでも毎年1000億円から2000億円と推定されている（電気学会技術報告第902号：2002年）。

従来の雷対策は避雷針を用いる手法が広く使われているが、避雷針によって雷を受ける範囲は限定的であり、風力発電の風車や屋外のイベント会場など避雷針の設置が困難なケースも存在する。

そこでNTTでは、雷雲の位置に合わせてドローンを移動させ、積極的に雷を誘発した上で安全な場所に誘導する「ドローン誘雷」について研究を進めている。今回の実証では、ドローンに雷が直撃しても誤作動・故障を発生させない「ドローンの耐雷化技術」、および積極的に雷をドローンに落とさせる「電界変動を利用した雷誘発技術」を確認するため、実際の雷雲下でドローン誘雷実験を実施した。

実証の内容

2024年12月～2025年1月の期間、島根県浜田市山間部の標高900メートル地点でドローンを使用した誘雷実験を実施。実験ではフィールドミルと呼ばれる装置を使用して地上電界を観測し、雷雲の接近に伴って付近の電界強度が高くなったタイミングで独自の耐雷ケージを具備したドローンを飛行させ、雷の誘発を試みた。

耐雷ドローン

2024年12月13日の雷雲接近時、フィールドミルで観測した電界強度が上昇したタイミングでワイヤをつけたドローンを高度300メートルまで飛行させ、地上に設置したスイッチでドローンと地上を導通させた。

実証時の構成図

その結果、ワイヤに大電流が流れ、同時に周囲の電界強度が大きく変化することが確認された。さらに、雷誘発の直前にはワイヤと地面の間に2000ボルト以上の電圧が生じていることを確認しており、急激にドローン周囲の電界強度を変化させたことでドローンに雷が誘発された。

誘雷と同時に破裂音、ウインチ部の発光、ドローンの耐雷ケージの一部溶断を確認。一方で、耐雷ケージを具備したドローンについては、誘雷後も安定して飛行を続けたことを確認している。

雷誘発時の観測波形

技術的なポイント

今回の実証に当たり、ドローンに雷が直撃しても誤作動や故障を起こさず、かつ、市中のドローンに具備できる耐雷ケージの設計手法を考案した。耐雷ケージは金属製のシールドで、ドローンに雷が直撃した際に流れる大電流を迂回させることでドローン本体に雷電流が流れることを防止する。雷電流を放射状に流すことで大電流により発生する強磁界を互いに打ち消しあい、ドローンへの磁界影響を低下させる仕組み。

耐雷ケージを具備したドローンについて人工雷の印加試験を実施た結果、自然落雷の98%以上をカバーし、自然落雷の平均値の5倍に相当する150キロアンペアの人工雷を印加した場合においてもドローンに故障や誤作動が発生しないことを確認している。